基于Matlab的HARQ跨層仿真系統(tǒng)改進

劉高華， 蘇寒松， 支 雯， 曾兆權(quán)， 劉 琳

(天津大學(xué) a.電子信息工程學(xué)院; b.電氣電子實驗教學(xué)中心，天津 300072)

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基于Matlab的HARQ跨層仿真系統(tǒng)改進

劉高華a,b， 蘇寒松a,b， 支 雯a， 曾兆權(quán)a， 劉 琳a,b

(天津大學(xué) a.電子信息工程學(xué)院; b.電氣電子實驗教學(xué)中心，天津 300072)

基于長期演進(Long Term Evolution,LTE)協(xié)議，以混合自動重發(fā)反饋(Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ)技術(shù)為核心，運用物理層抽象的基本方法，對傳統(tǒng)的HARQ機制進行改進，以Matlab為平臺進行模擬仿真，編程建立通信系統(tǒng)模型。對改進后的HARQ機制在LTE媒體訪問控制層(Media Access Control,MAC)及物理層中進行通信全過程的系統(tǒng)模擬仿真，以吞吐量和誤塊率為衡量指標(biāo)，與非HARQ情況下LTE的通信質(zhì)量進行性能對比。得出不同信道環(huán)境下MAC層HARQ對LTE系統(tǒng)性能優(yōu)化的程度，指導(dǎo)實際LTE系統(tǒng)的升級優(yōu)化。實驗結(jié)果及HARQ仿真系統(tǒng)可以運用在LTE系統(tǒng)性能的評估上，且對HARQ的教學(xué)具有重要的實踐意義。

LTE； HARQ仿真系統(tǒng)； Matlab仿真； 系統(tǒng)優(yōu)化

0 引 言

在LTE協(xié)議棧中，無線鏈路控制(Radio Link Control, RLC)層引入了自動重傳請求(Automatic Repeat Request, ARQ)機制，但是如果僅采用ARQ機制，會帶來不確定的時延，并且僅僅依靠上層ARQ來糾錯不一定能達到所需誤碼率的要求。所以在LTE中引入了MAC層和物理層(Physical Layer, PHY)的HARQ機制，以克服時延的缺點，主要應(yīng)用在對時延和誤碼率敏感的業(yè)務(wù)中[1]。HARQ機制在LTE系統(tǒng)中的RLC層、MAC層和PHY層都會有應(yīng)用，相對密集的應(yīng)用可以克服由于信道質(zhì)量和系統(tǒng)缺陷帶來的錯誤，保證整個通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量[2]。HARQ機制根據(jù)重傳內(nèi)容、重傳方式的不同，可以分為很多類別，本文在分析了不同種類HARQ機制的工作方式后，對傳統(tǒng)的HARQ機制進行改進，并且基于Matlab平臺對LTEHARQ系統(tǒng)及其改進系統(tǒng)進行仿真，得出相應(yīng)的曲線圖，對結(jié)果進行分析，得出實驗結(jié)論，為LTE系統(tǒng)應(yīng)用及HARQ實踐教學(xué)提供參考，并為電子專業(yè)實現(xiàn)多層次實踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)提供創(chuàng)新技能訓(xùn)練項目[3-4]。

1 HARQ技術(shù)原理

1.1 HARQ技術(shù)背景

由于無線信道有衰落的特性，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢煽啃浴榱吮ＷC端到端的QoS，無線通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)鏈路層就要通過一些數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在不太可靠的物理鏈路上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，因此差錯控制協(xié)議成為數(shù)據(jù)鏈路層最重要的協(xié)議之一[5]。

1.2 兩種差錯控制方式[6]

(1) ARQ, 當(dāng)接收端檢測到接收的信息有錯后，向發(fā)送端發(fā)送錯誤信息，發(fā)送端對錯誤的數(shù)據(jù)幀進行自動重傳，以達到糾錯的目的。其優(yōu)點是可靠性高，缺點是時延嚴重。

(2) 前向糾錯(Forward Error Correction，F(xiàn)EC)，在傳輸信號中引入冗余，發(fā)送數(shù)據(jù)幀包含前向糾錯編碼，當(dāng)接收端檢測到接收信息有錯時，可通過計算確定差錯的位置并自動加以糾正。其優(yōu)點是延時小，缺點是糾錯能力有限，為了得到較高的可靠性引入了較多冗余比特，從而降低了吞吐量。

1.2 HARQ技術(shù)介紹

HARQ是采用FEC和ARQ結(jié)合的混合方式，F(xiàn)EC部分主要糾正信道中經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤以減少重傳次數(shù)，提高系統(tǒng)通過效率。ARQ部分主要糾正不經(jīng)常出現(xiàn)的、FEC不能糾正的錯誤，提高系統(tǒng)的可靠性。兩者結(jié)合可以對一定差錯范圍內(nèi)的錯誤進行糾正，當(dāng)超過FEC糾錯能力時，則通過發(fā)送端重傳的方法加以糾正[7]。對兩種差錯控制方式的優(yōu)缺點進行了折中，通過發(fā)送附加冗余的糾錯編碼信息和出錯重傳兩種方式互補，結(jié)合適應(yīng)無線信道的時變特性，顯著提高了頻譜效率和系統(tǒng)吞吐量，同時間接擴大了系統(tǒng)覆蓋范圍。

根據(jù)重傳內(nèi)容不同，可以分為三種：HARQ-I型、HARQ-II型和HARQ-III型。表1總結(jié)了不同HARQ協(xié)議的工作方式以及各自優(yōu)缺點。

表1 不同重傳內(nèi)容HARQ協(xié)議性能比較

根據(jù)重傳方式不同[8]，也可以分為三種：停止等待型，后退N幀型，選擇重傳型。圖1總結(jié)了三種重傳方式的工作過程。而LTE中的HARQ并沒有采用以上經(jīng)典的三種重傳機制，而是沿用了3.5 G的高速分組接入(High Speed Packet Access, HSPA)就開始應(yīng)用的N通道停等式HARQ，這種方式綜合了停等式和選擇重傳兩者的優(yōu)點[9]。

停止等待型后退N幀型選擇重傳型

圖1 不同重傳方式HARQ協(xié)議性能比較

所謂的N通道停等式HARQ，即發(fā)送端在信道上并行地運行N套不同的停等式協(xié)議，利用不同信道間的間隙來交錯地傳遞數(shù)據(jù)和信令，從而提高了信道利用率。這種方式采用并行停等協(xié)議的方案，也就是在第一個信道閑置時運行另外的獨立的HARQ，這樣在前向信道傳送數(shù)據(jù)的同時反向信道就可以傳送確認信息，便不會造成系統(tǒng)容量的浪費。

在LTE系統(tǒng)中，MAC層的HARQ模塊位于MAC中最靠近物理層的位置[10]，LTE中的HARQ其實是跨層的，它包括MAC層的控制部分以及物理層的編碼以及速率匹配等冗余版本產(chǎn)生的部分[11,12]。在MAC層中HARQ負責(zé)多進程管理，對接收到的ACK/NACK進行相應(yīng)的處理，指示物理層產(chǎn)生冗余版本等[13]。而冗余版本的生成以及接收端的軟合并都是通過物理層來實現(xiàn)的[14-15]。所以說，不能單純研究MAC層的HARQ，要對MAC層的HARQ進行仿真，還需要模擬物理層通信過程。本文對首先對HARQ機制的進行改進，然后實現(xiàn)了HARQ仿真系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上將改進的系統(tǒng)實現(xiàn)。電信類專業(yè)學(xué)生的相關(guān)理論創(chuàng)新可以以本系統(tǒng)為實驗平臺，進行仿真實現(xiàn)。

2 對MAC層HARQ系統(tǒng)機制的主要改進

在實際系統(tǒng)中HARQ傳輸?shù)墓ぷ鞣绞剑紫壬蠈訑?shù)據(jù)經(jīng)過邏輯信道復(fù)用，根據(jù)本次傳輸大小組包后，形成MAC PDU之后，作為一個傳輸塊(Transmission Block，TB)，然后交給HARQ進行傳輸。HARQ的傳輸又要通過調(diào)度模塊調(diào)度、用戶端信道質(zhì)量指示符(Channel Quality indicator，CQI)反饋、業(yè)務(wù)測量以及綜合QoS、指示HARQ的編碼傳輸方式以及調(diào)度方式等信令之后，HARQ才開始一次傳輸或重傳。接收端收到一個TB之后，接收端物理層對TB進行解調(diào)、解碼等處理，最后通過循環(huán)冗余校驗(Cyclic Redundancy Check，CRC)來判斷接收信息的正誤。如果CRC校驗結(jié)果表明傳輸?shù)腡B有錯，就發(fā)送端發(fā)送NACK，請求重傳出錯的TB。整個過程中只要有一個錯誤出現(xiàn)就要對整個TB進行重傳，對于同一個TB沒有出錯的數(shù)據(jù)來說也要進行重傳，這種工作方式無疑增加了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量，增加系統(tǒng)負擔(dān)，降低系統(tǒng)效率。

下面提出改進的方案，由于HARQ在重傳時將整個TB都傳，TB的數(shù)據(jù)量是非常大的，因此可以將TB進行分成幾段，把一個長度較大的TB劃分成幾個長度較短且長度相等的碼塊單元(可進行三等分)，在接收端對碼塊單元進行校驗，若在傳輸時出現(xiàn)錯誤，則重傳出錯的碼塊單元，而不是將整個TB全部重傳。提出這種解決方法，能預(yù)期的優(yōu)點有以下幾點：

(1) 減少重傳數(shù)據(jù)量，降低系統(tǒng)負擔(dān)，提高效率；

(2) 減少通過信道的數(shù)據(jù)量，降低在相同信噪比條件下數(shù)據(jù)的出錯概率；

(3) 通過對TB分段，傳遞每單位信息所要傳輸?shù)谋忍財?shù)就會降低，從而整個系統(tǒng)的吞吐量就會提高。

本文在改進的HARQ方案實現(xiàn)之前，需要實現(xiàn)HARQ仿真系統(tǒng)，該HARQ仿真系統(tǒng)包括通信原理教學(xué)中提到的數(shù)據(jù)處理過程，可為教師在HARQ及通信原理教學(xué)中提供實踐教學(xué)仿真素材，使學(xué)生更加具體地理解HARQ原理。圖2是HARQ跨層仿真系統(tǒng)框圖，下面將詳細介紹每個步驟的實現(xiàn)函數(shù)進行說明。

2.1 基站端

(1) 比特生成。利用數(shù)據(jù)產(chǎn)生接口函數(shù)生成指定序列長度的二進制數(shù)，放在一個矩陣中成為一個TB，將其作為發(fā)送端的信息比特。通過隨機序列生成函數(shù)得到一系列二進制信息，模擬發(fā)端數(shù)據(jù)的發(fā)送。

圖2 HARQ跨層仿真系統(tǒng)框圖

數(shù)據(jù)產(chǎn)生函數(shù)實現(xiàn)：a=TB_generator(sizeTB)，sizeTB表示生成的二進制序列長度a表示存儲得到的二進制序列。

(2) 添加CRCA校驗。以校驗多項式為除數(shù)的多項式除法。校驗多項式為：

gCRC24A(D)=D24+D23+D18+D17+D14+D11+D10+D7+D6+D5+D4+D3+D+1

CRC校驗利用線性編碼理論，在發(fā)端根據(jù)二進制碼序列以一定規(guī)則產(chǎn)生一個校驗用的監(jiān)督碼附在信息位后面，把整個碼序列發(fā)出去，在收端根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進行檢驗，以確定傳輸是否出錯。

CRCA校驗函數(shù)實現(xiàn)p=crc24a(c)，c表示需要進行CRC校驗的信息；p表示進行CRC校驗的校驗位，由低位到高位排列。

(3) 碼塊分割及添加CRCB校驗。對輸入的第iUE個用戶的iTB個傳輸塊進行碼塊分割。如果輸入序列長度大于碼塊長度，就需要對輸入序列進行碼塊分割，并且在每一個編碼塊的后面添加長度為24的CRC校驗序列，即進行第二次校驗。在本系統(tǒng)的仿真中，直接將TB分成兩或三個等長的碼塊單元，分割后再對數(shù)據(jù)添加CRC24B校驗。對碼塊單元添加CRC校驗碼即CRCB校驗碼，它與CRCA校驗碼添加方式相同，不同之處只是在于校驗多項式不同，CRCB校驗多項式為：

gCRC24B(D)=

D24+D23+D6+D5+D+1

函數(shù)實現(xiàn)：c=codeblock_segment(b,iUE,iTB) 實現(xiàn)對輸入的第iUE個用戶的第iTB個傳輸塊進行碼塊分割。b表示原始信息加CRC24A后的數(shù)據(jù)，iUE表示第i個用戶，iTB表示第i個傳輸塊。

(4) Turbo編碼。在LTE系統(tǒng)中PDSCH所采用的信道編碼方式時Turbo編碼[7]，因為Turbo碼不僅在信道信噪比很低的高噪聲環(huán)境下性能優(yōu)越，而且還具有很強的抗衰落、抗干擾能力，因此在信道條件差的移動通信系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力，在IMT-2000中已經(jīng)將Turbo碼作為其傳輸高速數(shù)據(jù)的信道編碼標(biāo)準。

函數(shù)實現(xiàn)：en_output = turbo_encoder(c)，c表示待編碼的信息比特，en_output表示編碼輸出數(shù)據(jù)。

函數(shù)實現(xiàn)：alphaInternal = internal_leaver_par(Ki)，實現(xiàn)turbo編碼內(nèi)交織序列生成，Ki表示交織序列大小，alphaInternal表示交織序列。

(5) 速率匹配。主要目的就是讓系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)傳輸量和實際信道傳輸環(huán)境下系統(tǒng)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量進行匹配[2]。當(dāng)系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)量大于實際所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量時就要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量進行分批次傳輸以配合系統(tǒng)資源容量，當(dāng)系統(tǒng)所要傳輸數(shù)據(jù)量小于實際承載能力時么可以對所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行累積，一次傳輸多組數(shù)據(jù)，避免系統(tǒng)資源浪費。

函數(shù)實現(xiàn)：e=rate_match(d,iUE,iTB,iCB)，實現(xiàn)速率匹配實現(xiàn)，包括子塊交織，比特收集，比特選取和鑿孔，d表示接收來自turbo輸出的3個流數(shù)據(jù)，iUE表示第i個用戶，iTB表示第i個傳輸塊，iCB表示第i個碼塊，e表示速率匹配后輸出。

(6) 碼塊級聯(lián)。這個步驟就是將經(jīng)過速率匹配的兩個TB連接在一起，組成一個長度是原來兩倍的新的TB。

(7) 加擾。利用加擾接口函數(shù)實現(xiàn)比特級加擾。加擾的實質(zhì)就是用擾碼序列和輸入比特塊進行模二加，也就是說，擾碼序列為1時對輸入比特取反，擾碼序列為0時輸入比特不變。

對于小區(qū)而言，在信道編碼和交織后，不同小區(qū)分別對其傳輸信號進行加擾，如果沒有區(qū)別加擾，UE的解碼器可能無法分辨接收的信號來自本小區(qū)還是其他小區(qū)，導(dǎo)致它可能對本小區(qū)信號進行解碼，也有可能對其它小區(qū)信號進行解碼，使得性能降低。小區(qū)專屬加擾可通過不同的擾碼對不同小區(qū)進行區(qū)別加擾，降低干擾。加擾并不影響帶寬，但能提高性能。

函數(shù)實現(xiàn)：scramblBits=scramble(codeBit,iCW,RNTI,iSubFrame,cellID)，實現(xiàn)：比特級加擾函數(shù)，codeBit表示加擾的輸入比特，iCW表示第iCW個碼字，RNTI表示無線網(wǎng)絡(luò)臨時標(biāo)識，cellID表示小區(qū)號，scramblBits表示加擾后的輸出比特。

(8) 調(diào)制。調(diào)制是對加擾后的信息比特進行調(diào)制，得到調(diào)制的復(fù)值符號。在實驗仿真過程選擇了Qm=4，即16QAM的調(diào)制方式。此函數(shù)將4 bit信息映射到一個星座點，并對輸出符號歸一化。歸一化是為了保證統(tǒng)計上每個符號的能量為1。

函數(shù)實現(xiàn)：modSymb=modulation(signal,Qm),實現(xiàn)對加擾后的信息比特進行調(diào)制，得到調(diào)制的復(fù)值符號。PDSCH可用的調(diào)制方式有：QPSK、16QAM、64QAM，signal表示二進制符號，Qm表示調(diào)制方式對應(yīng)的比特，modSymb表示調(diào)制的輸出符號。

2.2 信道

高斯信道是通信系統(tǒng)中最為基本的一種信道，在本HARQ仿真系統(tǒng)選擇高斯信道主。利用Matlab軟件中的awgn函數(shù)，能夠很容易地產(chǎn)生一個任意信噪比的高斯信道。

2.3 UE接收端

(1) 解調(diào)。對接收信號進行調(diào)制，因為在調(diào)制過程選擇了16QAM調(diào)制方式，故解調(diào)過程選擇16QAM解調(diào)。

軟解調(diào)的函數(shù)實現(xiàn)：demode_data = de_modulate(receive_signal,Qm)，實現(xiàn)對接收到的信號進行調(diào)制，解調(diào)的方式由Qm決定，Qm為2進行QPSK解調(diào)，Qm為4進行16QAM解調(diào)，Qm為6進行64QAM解調(diào)，receive_signal表示調(diào)制輸入信號，Qm表示調(diào)制方式對應(yīng)的比特數(shù)，demode_data表示存儲解調(diào)后的結(jié)果。

(2) 解擾。同加擾原理相同，都是用擾碼序列和輸入比特塊進行模二加也就是說擾碼序列為1時對輸入比特取反，擾碼序列為0時輸入比特不變。只是使用函數(shù)變化。

(3) 去碼塊級聯(lián)。對解擾后的數(shù)據(jù)，根據(jù)分塊的大小和個數(shù)，按順序取出每個分塊數(shù)據(jù)。

(4) 解速率匹配。在去碼塊級聯(lián)后，對每個分組即碼塊單元的E(前面定下的速率匹配的長度)個符號進行解速率匹配操作。解速率匹配算法實際上就是速率匹配的嚴格逆過程，即：比特填充、比特分離、子塊解交織。

解速率匹配函數(shù)實現(xiàn)：d=de_rate_match(e,iUE,iTB)，實現(xiàn)去速率匹配，e表示速率匹配輸入符號,iUE表示第iUE個用戶，iTB表示第iTB個傳輸塊，d表示去速率匹配得到的符號。

我愛骨骼，眷戀她支撐著軀干和肢體的硬朗倔強，癡迷于她連接著韌帶和肌腱的委屈妥協(xié)，骨骼擁抱體內(nèi)的重要臟器，免受外界損傷，像不永不休止運轉(zhuǎn)的冶煉廠儲備礦物質(zhì)和鐵元素。

(5) Turbo解碼。Turbo碼的一個重要特點是在譯碼時采用了迭代譯碼思想，采用迭代方式的Turbo碼譯碼可以達到接近Shannon理論極限的性能。

Turbo解碼函數(shù)實現(xiàn)：decodedBit=turbo_decoder(preDecodeBit,SNRdB)，實現(xiàn)Turbo解碼，preDecodeBit表示譯碼器輸入的軟信息，SNRdB表示信噪比，ecodeBit表示解碼輸出比特信息，L_all表示概率對數(shù)似然比值。

(6) 碼塊合并與CRC校驗。這一步主要是為了做解CRC24A，CRC24B處理。根據(jù)碼塊數(shù)，對輸入的數(shù)據(jù)進行解碼塊單元CRC(CRCB)、碼塊合并及解TB CRC(CRCA)。在仿真系統(tǒng)中發(fā)送端CRC處理過程采用雙層或三層CRC結(jié)構(gòu)，這樣做的優(yōu)點是在接收端發(fā)現(xiàn)一個碼塊單元譯碼錯誤后就停止譯碼，馬上要求重傳，從而避免了后續(xù)碼塊單元譯碼的無謂功率消耗，同時節(jié)省了處理時間，提高單位時間內(nèi)系統(tǒng)吞吐量。

解CRCA的函數(shù)實現(xiàn)：err=crcCheck24a(input)，實現(xiàn)解CRC24A處理，input表示經(jīng)過CRC處理的信息矩陣，前面為信息位，后24位為CRCA校驗位，err表示指示器，0代表正確，1代表錯誤。

解CRCB的接口函數(shù)表示err=crcCheck24b(input)，實現(xiàn)解CRC24B處理，input表示經(jīng)過CRC處理的信息矩陣，前面為信息位，后24位為CRCB校驗位，err表示指示器，0代表正確，1代表錯誤。

2.4 HARQ模塊

HARQ模塊在整個仿真系統(tǒng)中是一個邏輯上的模塊，在仿真程序中并沒有用單獨命名的模塊函數(shù)體現(xiàn)。當(dāng)接收端CRCB或CRCA未檢查出錯時，則將校驗結(jié)果發(fā)送給接收端的比特產(chǎn)生模塊，進行下一個TB的產(chǎn)生和傳輸。若檢測出一個碼塊單元出錯時，則停止后續(xù)譯碼。立刻向發(fā)送端的Turbo編器發(fā)送請求進行重傳。Turbo編碼器在對上一個T碼B或碼塊單元編碼時，會將其編碼結(jié)果存儲到一個矩陣中，當(dāng)收到來自CRCB或者CRCA的出錯重傳請求時，便會將緩存矩陣中的碼塊單元向下一個環(huán)節(jié)進行傳輸，經(jīng)過速率匹配，碼塊級聯(lián)和加擾處理，最終經(jīng)過高斯信道傳輸?shù)浇邮斩耍诮邮斩说慕庹{(diào)模塊中，也有一個緩存矩陣，將重傳來的TB或者碼塊單元進行存儲，這里是因為，本HARQ仿真系統(tǒng)采用的是HARQ-I型中的Chase合并方式，即將多次重傳的相同TB或碼塊單元進行相加，然后求均值，最后再進行解調(diào)，通過解調(diào)模塊中的緩存器能夠進行多次重傳數(shù)據(jù)的存儲，便于數(shù)據(jù)的合并。

3 系統(tǒng)性能衡量指標(biāo)

3.1 誤塊率

于是得到SNR=3 dB條件下的平均誤塊率，再逐一在不同SNR條件下進行仿真計算，從而得到不同條件下系統(tǒng)的BLER。

3.2 吞吐量

吞吐量(Throughput)廣義的定義為對網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、端口、虛電路或其他設(shè)施，單位時間內(nèi)成功地傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量，可以理解為網(wǎng)絡(luò)或者系統(tǒng)的正確傳輸速率。

在一個固定SNR時，對于重傳TB的情況吞吐率(ThroughputRatio)定義為：

3.3 平均傳輸次數(shù)

假設(shè)在一個固定SNR的條件下傳輸10 000個TB，那么，對于重傳TB的情況[6]：

對于重傳碼塊單元的情況公式與重傳TB情況相同。

傳輸?shù)目偞螖?shù)與計算吞吐率中傳輸?shù)目偞螖?shù)計算方法相同。

4 仿真結(jié)果及分析

在本次實驗仿真中，在不同SNR條件下，進行了四方面的仿真。

4.1 合并模式與非合并模式

實驗中均采用重傳TB方式，可發(fā)現(xiàn)重傳合并TB的誤塊率要比重傳非合并的誤塊率低，在SNR低，信道質(zhì)量較差時，重傳合并TB性能提高更好(見圖3)。

圖3 HARQ重傳合并模式和重傳非合并模式

重傳合并方式在圖3中BLER明顯低于重傳非合并TB模式，且在信道質(zhì)量越差的情況下，提高越明顯。隨SNR提高，BLER差值越來越小，這主要是由于在SNR越高情況下，一次傳輸正確的概率明顯增大。

4.2 重傳TB模式與重傳碼塊單元模式比較(見圖4、表2)

圖4 HARQ重傳合并TB模式與重傳合并碼塊單元模式的誤塊率性能對比圖

表2 TB模式和碼塊單元模式性能

5 結(jié) 語

本文著重考慮LTE HARQ仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)及改進，并分析BLER、吞吐率、平均傳輸次數(shù)等評價指標(biāo)，為HARQ系統(tǒng)的教學(xué)提供實驗參考。

LTE協(xié)議本身也是不斷完善的協(xié)議，其中的HARQ技術(shù)也可能隨著其它技術(shù)的發(fā)展和新概念的提出進行進一步的改進。在對HARQ進行建模仿真的過程中，為了突出研究重點，更好地強調(diào)HARQ的作用，實驗中簡化了很多參數(shù)，比如小區(qū)數(shù)設(shè)置為1，調(diào)制方式固定設(shè)置，速率匹配功能部分簡化等，這些簡化在教師或者學(xué)生使用時可更好地結(jié)合教材進行理解。

在以后的實驗中設(shè)計的SNR區(qū)間應(yīng)盡量擴大，而且SNR的中心對稱點選擇也需要進一步改進,同時，TB分塊可考慮其他方法。

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Improvement of HARQ Cross-layer System Simulation Based on Maltab

LIUGao-huaa,b,SUHan-songa,b,ZHIWena,ZENGZhao-quana,LIULina,b

(a. School of Electronic Information Engineering; b. Electrical and Electronic Experimental Teaching Center,Tianjin University, Tianjin 300072, China)

To improve and verify the traditional mechanism and performance of HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request), a communication system was established by using the abstract physical layer method based on Matlab. Long Term Evolution (LTE) Protocol was the core of the HARQ technology. The improved HARQ mechanism was system-level simulated in the whole process of LTE Media Access Control(MAC) layer and physical layer. By comparing with traditional communication of LTE non-HARQ, quality, throughput and block error rate were improved. It optimized performance and upgraded the actual LTE system. The experimental results and HARQ simulation system could be used in the evaluation of LTE system performance and the teaching of HARQ.

LTE; HARQ simulation system; Matlab simulation; system optimization

2014-04-17

劉高華(1987-)，女，山東煙臺人，碩士，助理工程師，主要研究方向：無線通信。Tel.:13602006025；E-mail：suppig@126.com

TP 315

A

1006-7167(2015)01-0097-06